铁离子对水解聚丙烯酰胺溶液流变性能影响研究

针对还原性物质使驱油水解聚丙烯酰胺(HPAM)体系黏度损失严重的问题,利用室内物理模拟方法,定量和定性地分析了Fe~(2+)和Fe~(3+)对HPAM溶液零剪切黏度、动态黏弹性以及瞬时拉伸流变性能的影响,分析了2种铁离子影响HPAM溶液黏度的机理。结果表明:Fe~(2+)主要通过氧化还原反应以及水解的化学行为使HPAM分子链断裂,溶液黏度、流变性能大幅降低,同时,溶液中Fe~(2+)的存在,不仅会使HPAM溶液弹性模量和损耗模量都急剧下降,也使HPAM溶液拉丝直径变小,拉伸断裂时间缩短,最终使HPAM分子与分子间的链缠结机会减小,缠结程度减弱,分子变得易于流动。Fe~(3+)对HPAM溶液流变性能影响较小,其主要作用是使HPAM絮凝并沉淀。     

盐对聚丙烯酰胺黏度的影响评价

聚丙烯酰胺的抗盐、抗剪切性能较差,且有一定的化学降解性能,因此,聚合物(PAM)驱油剂的耐盐、增黏问题已经成为三次采油技术中极具挑战性的研究课题。影响溶液黏度的因素较多,本文主要研究几种离子对聚丙烯酰胺黏度的影响。以分子量500～700万的聚丙烯酰胺为原料,在一定温度下,探究不同的放置时间及不同的离子浓度下所形成的聚丙烯酰胺水溶液的黏度,通过测量其不同情况下的黏度,研究离子对聚丙烯酰胺的降黏效果。实验结果表明,聚合物的浓度越高,聚丙烯酰胺水溶液的黏度越大;聚合物浓度一定时,加入一定的盐,水溶液体系的黏度降低,且随着盐浓度的增加,体系黏度减小得更为明显。当盐的量达到某一程度,体系的黏度不再减小。此类盐的离子中,钙、镁、钡等二价离子的降黏效果较为明显,对聚丙烯酰胺水溶液黏度的影响依次为Ca~(2+)Mg~(2+)Ba~(2+)K~+Na~+。     

从透光率分析油田污水中HPAM与阳离子化合物的相互作用

通过考察3种不同水处理剂对模拟污水的絮凝效果,初步探索了不同分子结构的水处理剂与污水中残留的部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)相互作用,并研究了一价、二价盐存在时对水处理剂与HPAM间的相互作用影响。研究表明,3种水处理剂中,阳离子型聚丙烯酰胺(CPAM)对于模拟污水的处理效果最好,且受ρ(残留HPAM)的影响最小,具有较广泛的使用范围,在ρ(残留HPAM)<800mg/L时处理后的模拟污水的透光率均在80%以上。对同一ρ(残留HPAM)的模拟污水,无机盐对水处理剂具有协同作用,污水中存在CaCl2时絮凝效果比存在NaCl的絮凝效果更好,二价金属阳离子和HPAM之间的相互作用比一价金属阳离子更剧烈。     

水解聚丙烯酰胺盐水溶液表观粘度的数学模拟(Ⅳ)──存在二价金属离子时的通用MHS方程式

对于水解聚丙烯酰胺的一价金属离子和二价金属离子的混合盐水体系,提出二价阳离子对一价阳离子降低特性粘数的等效系数概念．发现这一系数仅与二价阳离子的离子强度分数有关,并可用三次多项式描述．经该系数修正的通用MHS方程式不仅仍保留了本文（Ⅰ）报原方程式的形式,而且由此修正式预测的特性粘数值与实验值吻合良好.此外还观察到阴离子Cl~-、SO_4~(2-)和HCO_3~-对特性粘数没有影响,而CO_3~(2-)却使其略有增大．     

水解聚丙烯酰胺盐水溶液表观粘度的数学模拟(Ⅳ)──存在二价金属离子时的通用MHS方程式

对于水解聚丙烯酰胺的一价金属离子和二价金属离子的混合盐水体系,提出二价阳离子对一价阳离子降低特性粘数的等效系数概念．发现这一系数仅与二价阳离子的离子强度分数有关,并可用三次多项式描述．经该系数修正的通用MHS方程式不仅仍保留了本文（Ⅰ）报原方程式的形式,而且由此修正式预测的特性粘数值与实验值吻合良好.此外还观察到阴离子Cl~-、SO_4~(2-)和HCO_3~-对特性粘数没有影响,而CO_3~(2-)却使其略有增大．     

Zn–M–Cr三元类水滑石的合成及其光催化性能

采用共沉淀法制备CO_3~(2–)为层间阴离子的Zn–M–Cr–CO_3–HTLCS(类水滑石)三元类水滑石样品,Zn~(2+)、M~(2+)、Cr~(3+)摩尔比为1.5︰1.5︰1.0,M=Mg、Mn、Co、Ni、Cu。用X射线衍射、红外光谱、热重–差热分析和紫外–可见漫反射光谱等分析技术对三元类水滑石的结构和性质进行表征。结果表明:不同二价金属阳离子取代的5种三元类水滑石都具有水滑石的典型层状结构。取代二价金属阳离子半径越小,晶胞参数a值也越小,三元水滑石热稳定性越好。考察了光照时间和催化剂种类、用量等因素对三元类水滑石光催化降解罗丹明B(RhB)溶液的影响,讨论了光催化降解RhB的反应机理。结果表明:Zn–Ni–Cr–CO_3–HTLCS的光催化性能最好,其用量为0.1 g/50 mL条件下,光照120 min,RhB的降解率达到90.72%,循环使用4次后,对RhB的降解率保持在90%左右,且催化剂晶体结构不变。     

旋转填充床中O_3/Fenton工艺处理聚丙烯酰胺污水的研究

在旋转填充床(RPB)中,研究了O_3/Fenton工艺处理模拟聚丙烯酰胺(PAM)污水的效果。考察了溶液p H值,Fe~(2+)浓度,H2O2浓度,O_3浓度,反应温度与RPB转速对PAM氧化降解率以及化学需氧量(COD)去除率的影响。结果表明,在pH值为4,Fe~(2+)浓度为0.25 mmol/L,H_2O_2浓度为0.8 mmol/L,O_3浓度为50 mg/L,反应温度为25℃,以及RPB转速为800 r/min的条件下,PAM氧化降解率和COD去除率可以达到96.82%与89.96%,表明采用RPB强化O_3/Fenton工艺处理PAM污水具有良好的效果。     

UV-H_2O_2协同降解水中聚丙烯酰胺研究

采用UV-H2O2氧化降解水中聚丙烯酰胺,研究了H2O2浓度、反应温度、时间、pH值和水质对降解聚丙烯酰胺的影响。结果表明,在H2O2的质量浓度为330mg/L、反应时间为90min,反应温度为50℃和pH值为4.6的最佳条件下,对聚丙烯酰胺的质量浓度为250mg/L的配制水去除率为100%;对聚丙烯酰胺的质量浓度分别为250、276mg/L的模拟地层水和油田含聚污水去除率分别为68.9%和56.0%。水质对UV-H2O2降解聚丙烯酰胺有影响。     

离子选择性电极在电镀溶液分析中的应用

目前国内外已研制和生产了不少离子选择性电极,用来测定如Na~+、K~+、Ca~(2+)、Cd~(2+)、Pb~(2+)、和Ni~(2+)等一价和二价阳离子、F~-、Cl~-、Br~-、I~-、NO~-、ClO_4~-、SoO_4~(2-)、PO_4~(3-)等阴离子,以及糖精等有机物质的浓度。该方法设备简单     

构建电促铁还原型芬顿氧化法降解水中4-硝基酚

以钛基氧化物涂层材料(Ti/SnO_2-Sb_2O_5-IrO_2)为阳极,碳纳米管修饰的石墨材料(GE-CNT)为阴极构建电化学系统,促进芬顿反应过程中Fe~(3+)还原,从而减少芬顿氧化法中铁盐加量和铁泥产生量。研究表明:GE-CNT具有良好的还原Fe~(3+)性能,其优化的阴极还原电位约为0.30 V(vs.Ag/AgCl),该电位下反应120 min时Fe~(3+)还原率达到85.7%。以Fe~(3+)为催化剂降解4-硝基酚的结果,证实了电化学还原Fe~(3+)促进芬顿反应的有效性。对比考察了电促铁还原型芬顿氧化法与普通芬顿氧化法降解4-硝基酚的效果,优化的条件下两者可获得近似的降解效果,但前者优化的H_2O_2与Fe~(2+)摩尔比为40∶1,而后者为20∶1。因此,相对于普通芬顿氧化法,电促铁还原型芬顿氧化法可显著减少芬顿反应初始Fe~(2+)投加量。     

含孪尾结构两性离子共聚物的合成及性能

以丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)、N,N-二辛基甲基丙烯酰胺(DLMB)和3-(2-甲基丙烯酰胺丙基二甲胺基)丙磺酸盐(MDPS)为单体,通过自由基共聚,制备了一种含孪尾结构的两性离子共聚物驱油剂(AADM)。对共聚物进行了红外、核磁表征并确认了其结构,热重实验分析了热稳定性,并与部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)进行了对比,考察了该共聚物的增黏性、水溶性、抗老化、剪切稀释性、剪切恢复性和耐温抗盐性。结果表明,共聚物AADM具有优异的水溶性和增黏性,在2000 mg/L的质量浓度下可使表观黏度达到466.5 mPa·s;在510s–1的剪切速率下,其表观黏度为60.4 mPa·s;在120℃下,其表观黏度能够达到182.6 mPa·s;在经过30 d的老化实验后其表观黏度为94.6 mPa·s;在15000 mg/L NaCl、2000 mg/L MgCl_2和2000 mg/L CaCl_2溶液中,该共聚物的表观黏度分别为77.8、72.4和68.6 mPa·s。在岩心驱替实验中,共聚物溶液能够将采收率提高7.72%。以上实验结果均优于相同条件下的HPAM,这是因为孪尾结构的引入有效地增强了共聚物的疏水缔合能力,两性离子单体的引入削弱了分子链对盐的敏感度。     

疏水缔合聚丙烯酰胺溶液性质研究

用粘度法和核孔膜过滤法研究了实验室自制相对分子质量约1000万的疏水缔合聚丙烯酰胺(HAP)溶液的缔合效应,用粘度计考察了电解质浓度、温度和剪切速率对HAP溶液表观粘度的影响,并与相同测试条件下相对分子质量为1770万的部分水解聚丙烯酰胺3530进行对比。结果表明:HAP溶液在70℃的高温和矿化度为5727的高盐条件下,在1000mg/kg附近存在一临界缔合浓度,在临界缔合浓度以上,HAP溶液粘度迅速增加;而3530不存在临界缔合浓度,粘度增加缓慢。浓度为1250mg/kg的HAP溶液通过核孔膜20mL的过滤时间是347.3min,而相同浓度下3530的过滤时间仅为2.1min。浓度为1000mg/kg的HAP溶液即使在矿化度为30000、70℃的高温、30r/min转速的条件下,粘度仍达到32.8mPa·s,而聚合物3530的粘度仅有4.11mPa·s;当剪切速率增加到140r/min、温度为70℃,用矿化度为5727的模拟采出水配制的HAP溶液的粘度为9.21mPa·s,而3530溶液的粘度仅5.18mPa·s。HAP具有良好的耐温抗盐抗剪切能力。     

疏水缔合淀粉制备及其水溶液性质研究

利用氧化还原引发体系,通过反相悬浮聚合技术,合成了疏水缔合淀粉接枝共聚物,研究了其溶液性质。结果表明,在m(淀粉)∶m(丙烯酰胺)∶m(丙烯酸十八酯)=4∶7.4∶0.6时,40℃反应3 h,单体转化率达94.6%,接枝率53.8%,黏均相对分子质量2.23×106;在试样质量浓度为0.3 g/L时,30℃,在去离子水及c(NaC l)=0.20 mol/L盐水溶液中,表观黏度为21.0 mPa.s及25.6 mPa.s,表面张力为56.4 mN/m及48.4 mN/m;在70℃时黏度保持率69%;在剪切速率1/50 s-1时,黏度降低60%。     

两亲高分子驱油剂体系的增粘性能和分子聚集行为

通过氧化-还原体系、采用水溶液胶束共聚法制得了一种两亲高分子(FPAM),研究了电解质、温度、表面活性剂等对两亲高分子在水溶液中的聚集体形态以及对水溶液宏观性质的影响。结果表明,高分子在水溶液中存在着特殊分子聚集体,这种聚集体能使高分子具有较强的耐盐抗温性能;在4%的NaCl溶液中,FPAM(1500 mg/L)体系粘度超过100 mPa.s;加入Gemini型表面活性剂(150 mg/L)的FPAM(1500 mg/L)二次水溶液粘度可达2 700 mPa.s。     

丙烯酰胺/丁基苯乙烯疏水缔合共聚物的合成与表征

以丁基苯乙烯(BS)为疏水单体,采用自由基胶束聚合法合成了丙烯酰胺(AM)/丁基苯乙烯(BS)疏水缔合水溶性共聚物(PSAM),来解决该类聚合物热稳定性较差的难题。研究得到了适宜的反应条件:n(K2S2O8)∶n(Na2SO3)=3∶1,引发剂和BS相对于单体总量的摩尔分数分别为0.06%和1.45%,总单体在水里的质量分数为20%,SDS在水里的质量分数为5.5%,pH=6~7,反应温度50℃。采用该反应条件得到PSAM的临界缔合质量浓度为1 g/L,对应的水溶液表观黏度为21 mPa.s;质量浓度为2 g/L时,对应的水溶液表观黏度为78 mPa.s;质量浓度为1 g/L和2 g/L的PSAM在浓度为0.137 mol/L的NaC l水溶液中,于80℃老化120 d后的表观黏度分别为11.8 mPa.s和49.3 mPa.s,黏度保留率分别为42.1%和45.1%。通过元素分析、UV、FTIR表征了PSAM的分子结构;DSC分析表明PSAM为嵌段共聚物,两个玻璃化转变温度分别为BS链段的106℃和丙烯酰胺链段的203℃。     

聚合物作为稠油降粘剂的实验研究

绥中36-1油田稠油蜡含量低,而胶质和沥青质含量高,40℃下脱气原油粘度高达56 200 mPa.s。为解决绥中36-1油田稠油开采中的问题,室内用苯乙烯、(甲基)丙烯酸高碳醇酯、丙烯酰胺/马来酸酐合成了三元共聚物降粘剂,并在稠油中进行了降粘性能评价。实验结果表明,合成的HOT-RP聚合物降粘剂对绥中36-1稠油具有良好的降粘效果,在加量为500~800 mg/L时,其降粘率大于85%。     

AM/AMPS/DMAM三元共聚物的合成及性能研究

为提高驱油用聚合物的耐温抗盐性,采用N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAM)与2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酰胺(AM)通过氧化还原引发剂体系聚合方法合成了AM/AMPS/DMAM三元共聚物,用正交实验法确定了最佳合成方案为:温度40℃,pH值为11,引发剂浓度为0.18%,单体浓度为13%,DMAM加量为2%。对共聚物的耐盐性及热稳定性进行测试,在标准盐水中共聚物为2500 mg/L,温度为30℃时,粘度可达到35.3 mPa.s;温度为90℃时,粘度为9.70 mPa.s。结果表明,AM/AMPS/DMAM三元共聚物具有较好的抗盐性能和增粘性能,但抗温效果并不明显,有待进一步改进。     

复合碱、盐多元驱各组分对油水界面张力和稠油黏度的影响

无机盐,混合碱NaOH、Na2CO3,阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(LAS)、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(AES),聚合物聚丙烯酰胺(PAM),经过混合组成多元驱。通过实验探讨了该多元驱中各个组分的用量对油水界面张力和稠油黏度的影响,优化了该多元驱中各个组分的含量。实验得出,无机盐的加入可以显著地降低界面张力和稠油黏度。当多元驱中无机盐、混合碱和表面活性剂的质量分数分别为51.87%,40.17%,6.99%,聚合物质量浓度为800 mg/L,配成质量分数为1%的水溶液,加热到50℃,油水质量比7∶3混合后,可使新疆克拉玛依地区红浅稠油黏度从23690 mPa.s降到84.83 mPa.s,降黏率达到99.64%,体系界面张力达到0.07499mN/m。室内评价表明,该多元驱可使新疆克拉玛依地区9#红浅稠油降黏率达到92%。多元驱中无机盐的质量分数超过50%,大大降低了成本。     

塔河油田超稠油水溶性减阻降粘剂的研究与应用

针对塔河稠油高粘及油田地层水高矿化度的特点,研制了耐盐型稠油减阻降粘剂,考察了药剂浓度、矿化度、油水比例以及破乳效果等对稠油降粘效果的影响。结果表明,在A剂加量为3 200 mg/L,B剂加量为800 mg/L,w(油)∶w(水)=6∶4时,降粘剂最佳适用矿化度为9×104mg/L左右,对破乳基本无影响。现场试验结果表明,稠油减阻降粘剂能满足50℃时原油粘度在50×104mPa.s以下的稠油降粘,其对矿化度敏感,最佳矿化度使用范围在7×104~12×104mg/L,耐盐型稠油减阻降粘剂应用于电泵型油井降粘试验效果较好。     

Multi-ion migration of Ca2+, Mg2+, Na+ and K+ in the CREDI process

In this paper, the migration of Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺ and K⁺ in cation-bed electrodeionisation was studied. The results showed that it was longer for divalent cations to be balanced compared with monovalent cations. At relatively low current densities, the membrane fluxes of monovalent cations were higher than that of divalent cations, whereas the results were reversed at relatively high current densities. In the resin phase, it was observed that the ionic transport was in relation to various hydration ionic radii. The reaction orders for Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺ and K⁺ were 2, 2, 1 and 1.5, respectively.